CESPE/UnB – FUB
CONHECIMENTOS ESPECÍFICOS
ligação
entalpia de ligação, em kJ/mol
N/N
944
H— H
436
N— H
391
Z
T
T´
Considere que a amônia (NH3), largamente empregada como gás
refrigerante, em razão de seu elevado calor de vaporização, pode
ser obtida a partir da reação 3H2(g) + N2(g)
2NH3(g).
Considere, ainda, a tabela acima, em que constam as entalpias de
P (atm)
ligação, a 25 ºC, das ligações rompidas ou formadas durante a
reação em questão. Com base no conjunto de informações
apresentado, julgue os itens que se seguem.
51
52
A reação de formação da amônia, a partir de H2(g) e N2(g),
57
A temperatura T é superior à temperatura T’.
comparando-se quando processada a pressão constante.
58
À temperatura T’ e à pressão de 200 atm, o N2(g) apresenta
volume molar maior que o previsto pela lei dos gases ideais.
A energia livre padrão ()G ) da reação de formação da amônia
0
a constante universal dos gases, T, a temperatura em Kelvin, e
a NH 3 , a N 2 e a H 2 , as atividades das respectivas espécies
quando atingido o equilíbrio químico.
ΔG 0 = − RT ln
54
Considerando que, sob pressões elevadas, os gases deixam de
apresentar comportamento ideal, e que a figura acima apresenta as
curvas do coeficiente de compressibilidade (Z) para o N2(g) em duas
temperaturas distintas (T e T’), julgue os itens subsequentes.
libera mais calor quando processada a volume constante,
pode ser calculada por meio da expressão abaixo, em que R é
53
Internet: <www.chem.queensu.ca> (com adaptações).
a NH 3 2
a N 2 .a H 2 3
Tem-se demonstrado em estudos que a reação de formação
de NH3(g) a partir de H2(g) e N2(g), catalisada pelo ferro e a
temperaturas elevadas, usualmente segue a lei de velocidade
representada por
−
[ ]= k Ν Η
[ ] [ ] ,em que k é a constante de
dt
d Ν2
+1
2
−1
2
velocidade da reação, t é o tempo de reação, e [N2] e [H2], as
concentrações em quantidade de matéria do N2(g) e do H2(g),
respectivamente.
seu elevado calor de vaporização.
Com relação à reação em apreço e considerando-se condições em
que a lei de velocidade acima apresentada é, de fato, obedecida,
julgue os itens seguintes.
À temperatura de 25 ºC, a energia liberada na formação de um
59
A construção de um gráfico de ln [N2], em função de t, resulta
em uma linha reta.
60
A reação acima é elementar, ou seja, processa-se em uma
única etapa.
61
Para a reação apresentada,
A geometria planar da molécula de amônia é responsável pelo
mol de NH3(g), a partir de H2(g) e N2(g), é menor que 50 kJ.
Em um processo industrial, a reação de formação de
NH3(g) a partir de H2(g) e N2(g), que é exotérmica, é realizada a
temperaturas e pressões elevadas. A capacidade calorífica molar a
pressão constante ( C p ) do N2(g), no intervalo de temperatura entre
d [H 2 ]
d[N 2 ]
= 3⋅
.
dt
dt
RASCUNHO
298 K e 800 K, é dada pela expressão C p = R ⋅ (a + bT ) , em que a
e b são, respectivamente, 3,2 e 7,0 × 10-4 K-1, R é a constante
universal dos gases, sendo igual a 8,3 J@mol-1@K-1, e T, a temperatura
em kelvin.
Considerando as informações acima e que todos os gases
envolvidos sejam ideais, julgue os itens a seguir.
55
A capacidade calorífica molar, a volume constante, do N2(g),
a 800 K, é maior que 20,0 J@mol-1@K-1.
56
Na equação abaixo, se expressa, corretamente, a quantidade de
calor (q) necessária para elevar, a pressão constante, a
temperatura de um mol de N2(g) de 298 K até uma temperatura
T, em que 298 K # T # 800 K.
q = R .[3,2 + 7,0 × 10!4K!1(T ! 298K)]
–4–
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Os íons Ni2+, quando dissolvidos em água, geram o
complexo [Ni(H2O)6]2+, que pode sofrer substituição das moléculas
de água por outros ligantes, como a amônia, conforme ilustra a
equação apresentada a seguir.
Equilíbrio 1:
ureia
transmitância
Figura 1
[Ni(H2O)6]2+(aq) + 6NH3(aq)
Esse equilíbrio se estabelece por meio de uma série de
etapas em que as moléculas de água são substituídas, uma a uma,
pelas moléculas de amônia, formando diversos complexos
intermediários, conforme apresentado a seguir.
[Ni(H2O)6]2+(aq) + NH3 (aq)
2+
[Ni(H2O)5NH3] (aq) + NH3 (aq)
A reação da amônia com a propanona resulta na formação da
etanamida.
63
A etilamina apresenta ponto de ebulição menor que o etanol.
64
Na figura 2, os espectros A e B correspondem,
respectivamente, aos espectros da propanamida e da
trietilamina.
65
Considere as informações a seguir.
•
A ureia sólida não sofre mudanças em sua forma cristalina
entre 298 K e sua temperatura de fusão a 1 bar, Tf, em Kelvin.
•
A entropia molar padrão da ureia sólida a 298 K é igual a
105 J@mol-1@K-1.
•
[Ni(H2O)4(NH3)2] (aq) + H2O(R)
K2
[Ni(H2O)3(NH3)3] (aq) + H2O(R) K3
[Ni(H2O)3(NH3)3] (aq) + NH3 (aq)
[Ni(H2O)2(NH3)4]2+(aq) + H2O(R) K4
[Ni(H2O)2(NH3)4]2+(aq) + NH3 (aq)
[Ni(H2O)(NH3)5]2+(aq) + H2O(R)
K5
[Ni(NH3)6] (aq) + H2O(R)
K6
[Ni(H2O)(NH3)5] (aq) + NH3 (aq)
62
K1
2+
2+
2+
A amônia serve como substrato para a síntese de um grande número
de substâncias, como aminas e amidas. Merece destaque a ureia,
que é largamente empregada como fertilizante e cuja estrutura é
apresentada na figura 1. Na figura 2, são apresentados os espectros
de infravermelho de duas outras substâncias que podem ser
sintetizadas a partir da amônia: a propanamida e a trietilamina,
sendo que os espectros não estão apresentados, necessariamente,
nessa ordem. Com relação aos derivados da amônia citados e aos
espectros apresentados, julgue os itens que se seguem.
[Ni(H2O)5NH3]2+(aq) + H2O(R)
2+
[Ni(H2O)4(NH3)2] (aq) + NH3 (aq)
Figura 2
[Ni(NH3)6]2+(aq) + 6H 2O(R) K
2+
2+
São constantes de equilíbrio das respectivas reações K, K1,
K2, K3, K4, K5 e K6.
Com base no conjunto de informações acima, julgue os itens que se
seguem, referentes aos equilíbrios e às espécies.
67
Considerando-se que o complexo [Ni(H2O)6]2+ possui
comportamento paramagnético, é correto afirmar que sua
geometria é tetragonal distorcida, devido à ocorrência do efeito
Jahn-Teller.
68
Nos complexos de coordenação, os ligantes atuam como ácidos
de Lewis.
69
A constante de equilíbrio K pode ser calculada por meio da
expressão K = K1 . K2 . K3 . K4 . K5 . K6.
70
De acordo com a nomenclatura sistemática, o composto
[Ni(NH3)2(H2O)4]2+ denomina-se diamintetraaquoniquelato.
RASCUNHO
⎛ Tf ⎞
⎟⎟ = 0,31.
ln⎜⎜
⎝ 298 K ⎠
•
A capacidade calorífica molar da ureia a pressão constante
é igual a 90 J@mol-1@K-1 no intervalo entre 298 K e Tf.
•
ΔH 0f
Tf
= 35 J@mol-1@K-1, em que ΔH 0f é a entalpia padrão de
fusão da ureia.
Em face dessas informações, é correto afirmar que a entropia
molar da ureia líquida, à pressão de 1 bar e temperatura Tf, será
maior que 150 J@mol-1@K-1.
66
A ureia apresenta basicidade mais elevada que a amônia.
–5–
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comprimento de onda (nm)
[Ni(NH3)6]2+
[Ni(H2O)6]2+
Considere que uma solução aquosa contendo íons Cu2+
apresente coloração azul intensa, devido ao complexo
[Cu(H2O)6]2+, e que, ao adicionar-se HCl, a solução mude de cor,
gradativamente, passando pela cor verde até chegar à amarela, em
razão do estabelecimento do equilíbrio [Cu(H2O)6]2+(aq) + 4Cl(aq)
[CuCl4]2-(aq) + 6H2O(l). Considere, ainda, que a
constante de equilíbrio (K) para a reação, a uma dada temperatura T,
seja dada por K =
a[ CuCl
2
6
2−
a[ Cu ( H O )
2
aH 2O , a[ Cu ( H O ) ]
4]
2+
e
6
. aH 2 O
6
. aCl −
] 2+
aCl−
4
= 1,0 × 106 , em que a[ CuCl
4]
2−
,
são as atividades das respectivas
espécies. Considere, por fim, que haja comportamento ideal para
todos os solutos envolvidos e que a atividade da água seja constante
e igual à unidade.
número de onda (cm-1)
Considere a figura acima, que apresenta os espectros de absorção
em regiões do visível/ultravioleta para os complexos [Ni(H2O)6]2+
e [Ni(NH3)6]2+, em que as bandas visualizadas correspondem à
transição eletrônica t2g÷eg. Considere, ainda, que a concentração
dos complexos nas soluções empregadas para a obtenção dos
espectros seja de 0,10 mol/L e o caminho ótico percorrido pela
radiação, igual a 1,0 cm. Considere, por fim, que a energia de um
fóton, E, seja calculada por meio da expressão
hc 2 × 10 −25 J ⋅ m , em que h corresponde à constante de
=
λ
λ
Plank, c, à velocidade da luz, e 8, ao comprimento de onda do
fóton. Com base nessas informações, julgue os itens subsequentes.
E=
71
Com base nessas informações, julgue os itens que se seguem.
77
Caso, na reação acima, a coloração amarela torne-se mais
intensa ao se aumentar a temperatura do sistema, é correto
concluir que a reação será endotérmica no sentido da formação
de [CuCl4]2-.
78
Considerando-se que, a uma dada temperatura T, o sistema
acima descrito, no equilíbrio, apresente uma quantidade de íons
(CuCl4)2- igual à quantidade de íons (Cu(H2O)6)2+ e o coeficiente
de atividade de todas as espécies iguais a 1, é correto concluir
que a concentração de íons Cl- será superior a 0,50.
79
Os complexos de metais de transição com configuração
eletrônica d9, tais como o complexo [CuCl4]2-, caracterizam-se
pela geometria quadrado planar.
RASCUNHO
Considere que a análise fotométrica de uma solução contenha
a mistura dos complexos [Ni(H2O)6]2+ e [Ni(NH3)6]2+ e que a
absorvância da água, e qualquer outra espécie presente no
sistema, seja nula para o comprimento de onda da análise.
Considere, ainda, que não haja interação entre as espécies
absorventes. Nessas condições, a absorvância total da solução
(AT) será dada por
AT = A'× A' ' , em que A' e A' ' são as
contribuições de cada complexo para a absorvância.
72
Considerando-se a teoria do campo cristalino e os espectros
acima apresentados, é correto afirmar que a água consiste em
um ligante de campo mais fraco que a amônia.
73
Em face dos espectros acima apresentados, é correto concluir
que o módulo do valor da energia de estabilização do campo
cristalino (EECC) para o complexo [Ni(H2O)6]2+ é superior a
4,0×10-19 J.
74
A análise espectroscópica do [Ni(H2O)6]2+ mostra que a razão
entre o número de fótons com comprimento de onda igual a
400 nm que atinge o transdutor e o número desses fótons que
atinge a amostra é maior do que 0,40.
75
O fato de os espectros acima apresentarem largas bandas de
absorção, em vez de linhas ou picos estreitos, demonstra que
o equipamento utilizado não possuía monocromador.
76
De acordo com a lei de Beer, infere-se do espectro do
complexo [Ni(H2O)6]2+ que, para uma radiação com
comprimento de onda igual a 400 nm, a absortividade molar é
maior que 1,0 L @ mol-1 @ cm-1.
–6–
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Preparou-se 100 mL de uma solução padrão de biftalato de
potássio, de acordo com o seguinte procedimento: (i) pesagem de
um béquer vazio em uma balança analítica; (ii) pesagem do béquer
contendo 2,0000 g do biftalato na mesma balança; (iii) dissolução
do biftalato, por meio da adição de água suficiente ao béquer; (iv)
transferência de todo o conteúdo do béquer para um balão
volumétrico de 100,00 mL; (v) preenchimento do balão com água
até o menisco.
Considerando as informações acima e que os desvios padrão sejam
±0,0001 g, para uma simples leitura na balança utilizada, e
±0,01 mL, para uma leitura de menisco no balão, julgue os
próximos itens.
80
81
Caso a solução de biftalato preparada seja usada,
posteriormente, na padronização de uma solução básica, a
presença de impurezas no biftalato usado para a preparação de
sua solução gerará um erro aleatório que, consequentemente,
afetará a precisão dos resultados obtidos durante a
padronização.
O desvio padrão relativo para a concentração da solução de
biftalato de potássio preparada é maior que 1,0×10-4.
indicador
pH de viragem
fenoftaleína
8,2 a 10,0
vermelho de metila
4,4 a 6,2
azul de bromotimol
6,0 a 7,6
A extração com solvente apolar ou de baixa polaridade
consiste em uma técnica eficiente para a extração de compostos
orgânicos a partir de soluções aquosas. Define-se o coeficiente de
partição (K) como a razão entre as concentrações do composto no
solvente orgânico (Cor) e na fase aquosa (Caq), quando atingido o
equilíbrio: K =
Dois estudantes realizaram a extração de um composto, a
partir de uma solução aquosa com a concentração do composto igual
a 0,0100 mol/L. O estudante A realizou uma única extração,
utilizando 100 mL da solução aquosa e 100 mL de 1-octanol, e o
estudante B utilizou o mesmo volume da solução aquosa, mas
realizou duas extrações consecutivas, cada uma com 50 mL de
1-octanol.
Considerando o conjunto de informações apresentado acima e que o
coeficiente de partição do composto no sistema 1-octanol/água seja
igual a 2,0, julgue os itens que se seguem.
85
Caso o composto seja um ácido que sofra ionização em água,
então, a fração extraída será tanto maior quanto mais elevado
for o pH da fase aquosa.
86
Considerando-se que o composto não sofra qualquer reação
adicional nas fases aquosa e orgânica, é correto inferir que a
porcentagem desse composto extraída pelo estudante A será
maior que 80%.
87
A fração do composto extraída pelo estudante B será maior que
a extraída pelo estudante A.
Tabela 1
número de medidas
t
3
4,30
4
3,18
5
2,78
C or
.
C aq
Tabela 2
Considere que uma solução de NaOH foi padronizada por meio da
titulação, em quadruplicata, com 20,00 mL de uma solução padrão
de biftalato de potássio 0,1000 mol/L e que a concentração média
encontrada para a solução de NaOH foi de 0,080 mol/L, com uma
estimativa do desvio padrão de ±0,002 mol/L. Considere, ainda, a
tabela 1, em que é apresentado o pH de viragem de alguns
indicadores ácido-base, e a tabela 2, em que são apresentados os
valores do parâmetro t de student para uma probabilidade de 95%.
Com base nessas informações, julgue os itens seguintes.
82
83
84
A partir dos resultados obtidos, pode-se inferir que o volume
médio da solução de NaOH gasto na titulação é maior que
22,0 mL.
Considerando-se a inexistência de erros sistemáticos, é correto
afirmar que a probabilidade de que o valor real da
concentração de NaOH esteja no intervalo compreendido
entre 0,078 e 0,082 será maior que 95%.
Entre os indicadores apresentados na tabela 1, o mais
adequado à titulação em questão é o vermelho de metila.
Considerando a figura acima, que ilustra as estruturas químicas de
quatro pesticidas, julgue os itens que se seguem.
88
O composto 4,4’DDE consiste no principal produto da reação
do 4,4’DDT com KOH, que se processa via mecanismo de
eliminação bimolecular.
89
A molécula de dieldrin apresenta a função éter.
90
O composto 4,4’DDE denomina-se 1,1-di(p-clorobenzil)-eteno.
91
O dieldrin e o endrin são isômeros constitucionais.
–7–
CESPE/UnB – FUB
dieldrin
4,4’DDE
composto
tempo de retenção (min)
equação de ajuste da reta*
lindano
6,0
y = 22,129.x + 998
heptacloro
7,2
y = 17,555.x + 3500
aldrin
8,0
y = 17,968.x + 3508
2,4’DDE
9,8
y = 12,366.x + 1342
4,4’DDE
10,9
y = 15,848.x – 1065
dieldrin
11,1
y = 16,678.x + 3457
4,4’DDT
13,9
y = 9,902.x + 1079
*y corresponde à área do pico e x, à concentração em quantidade de matéria.
Considere que, em uma amostra de água, empregou-se a
cromatografia gasosa para a determinação de pesticidas clorados e
que a análise desse material foi realizada utilizando-se gradiente de
temperatura, coluna de caráter apolar e detector por captura de
elétrons, de modo que, obteve-se o cromatograma apresentado na
figura acima. Considere, ainda, que, para a identificação e a
quantificação dos pesticidas, foram obtidos cromatogramas de
soluções contendo concentrações conhecidas de uma série de
pesticidas e que, a partir desses cromatogramas, foram construídas
curvas de calibração. Considere, por fim, a tabela acima, que mostra
os tempos de retenção e as equações de ajuste da reta para os
pesticidas que apresentaram tempos de retenção coincidentes com
os verificados no cromatograma da amostra de água. Com base no
conjunto de informações apresentado, julgue os próximos itens.
92
Considerando-se a fase estacionária da coluna utilizada, é
correto afirmar que o composto correspondente ao pico 7
apresenta maior ponto de ebulição que o composto
correspondente ao pico 1.
93
A análise cromatográfica da amostra acima pode ser realizada,
sem prejuízos à identificação e à quantificação dos compostos,
substituindo-se o detector por captura de elétrons por um
detector por ionização em chama.
94
Para se obter uma melhor resolução entre os picos 5 e 6, faz-se
necessário empregar uma taxa mais elevada de aquecimento da
coluna.
95
Considerando-se os dados fornecidos na tabela e que o fator de
retenção para o lindano seja igual a 0,50, é correto afirmar que
o fator de retenção para o composto aldrin é igual a 1,0.
96
Considerando-se que, no cromatograma apresentado, os picos
2 e 3 correspondam, respectivamente, aos compostos
heptacloro e aldrin, e que ambos tenham a mesma área, é
correto afirmar que, na amostra analisada, a concentração, em
quantidade de matéria, do heptacloro será maior que a do
aldrin.
Os espectros de massa mostrados acima são, respectivamente,
do dieldrin e do 4,4’DDE, compostos que usualmente têm seus picos
parcialmente sobrepostos em cromatogramas. Considere, ainda, que
o elemento cloro apresenta massa molar igual a 35,5 g/mol e apenas
dois isótopos, com números de massa iguais a 35 e 37. A partir
dessas informações, julgue os itens que se seguem.
97
Por meio dos espectros de massa dos compostos 4,4’DDE e
dieldrin, demonstra-se que, em uma análise cromatográfica,
mesmo que ocorra a sobreposição dos respectivos picos, caso se
utilize a detecção por espectrometria de massa com
monitoramento seletivo de íons, é possível separar as respostas
dos dois componentes.
98
No espectro de massa do 4,4’DDE, o pico em m/z igual a 116
corresponde a um íon molecular do composto.
99
A porcentagem do isótopo do cloro com número de massa 35 é
maior que 70%.
norbadieno
O pesticida aldrin, muito empregado em todo o mundo no combate
de pragas, é produzido a partir da reação de Diels-Alder de um
composto bicíclico, conhecido como norbadieno, com o
hexacloropentadieno. Com relação ao texto, julgue o item
subsequente.
100
O composto norbadieno é obtido por meio da reação de DielsAlder do ciclopentadieno com o eteno.
–8–
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Tabela Periódica
1
1
18
1,0
2
13
14
15
16
17
6,9
9,0
12,0
14,0
16,0
19,0
20,2
23,0
24,3
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
27,0
28,1
31,0
32,1
35,5
39,9
39,1
40,1
45,0
47,9
50,9
52,0
54,9
55,8
58,9
58,7
63,5
65,4
69,7
72,6
74,9
79,0
79,9
83,8
85,5
87,6
88,9
91,2
92,9
95,9
(98)
101,1
102,9
106,4
107,9
112,4
114,8
118,7
121,8
127,6
127,0
131,3
132,9
137,3
*
178,5
181,0
183,9
186,2
190,2
192,2
195,1
197,0
200,6
204,4
113
207,2
114
209,0
115
(209)
(210)
(222)
(223)
(226)
**
(261)
(262)
(266)
(264)
(277)
(268)
(281)
Uut
Uuq
Uup
(272)
(285)
(284)
(289)
(288)
138,9
140,1
140,9
144,2
(145)
150,4
152,0
157,3
158,9
162,5
164,9
167,3
168,9
173,0
175,0
(227)
232,0
231,0
238,0
(237)
(244)
(243)
(247)
(247)
(251)
(252)
(257)
(258)
(259)
(262)
2
3
4
5
6
7
Ds
*
série dos
lantanídeos
série dos
** actinídeos
Rg
Observação: Massas atômicas com valores arredondados
–9–